JP3131029B2 - Aluminum nitride substrate and method of manufacturing the same - Google Patents
Aluminum nitride substrate and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高融点金属中に窒化ア
ルミニウムが均一に分散したメタライズ層とメッキ層が
順次積層された窒化アルミニウム質基板及びその製造方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum nitride substrate in which a metallized layer in which aluminum nitride is uniformly dispersed in a high melting point metal and a plating layer are sequentially laminated, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来技術】近時、セラミック体と金属との接合は材料
の複合的工業技術にとって極めて重要な役割を成してい
る。即ち、セラミック体の新規材料の開発に伴い、従来
の酸化物セラミック体にはない優れた性質、例えば、高
熱伝導性を有する窒化アルミニウムが注目されており、
例えば、電子部品や半導体部品用の基板への応用が進め
られている。また、基板として用いる場合には基板に配
線層を形成する必要があり、かかるセラミック体に対す
る金属との接合には優れた強度が要求されている。2. Description of the Related Art In recent years, the joining of ceramic bodies to metals has played a very important role in the complex industrial technology of materials. That is, with the development of a new material for the ceramic body, attention has been paid to aluminum nitride having excellent properties not available in the conventional oxide ceramic body, for example, high thermal conductivity,
For example, application to substrates for electronic components and semiconductor components has been promoted. Further, when used as a substrate, it is necessary to form a wiring layer on the substrate, and excellent strength is required for bonding such a ceramic body to a metal.
【0003】ところで、近年では、窒化アルミニウム
(AlN)質基板の製造方法は、例えば、AlN成形体
の表面に、高融点金属とAlNとを含有するメタライズ
ペーストを塗布し、非酸化雰囲気中において、所定温度
で同時焼成することにより行われている(特開昭61−
291480号公報参照)。[0003] In recent years, a method of manufacturing an aluminum nitride (AlN) substrate has been proposed, for example, by applying a metallizing paste containing a refractory metal and AlN to the surface of an AlN molded body, and applying the metallized paste in a non-oxidizing atmosphere. It is performed by co-firing at a predetermined temperature (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 291480).
【0004】そして、AlN焼結体のメタライズ層をニ
ッケルでメッキ処理して、AlN焼結体表面に金属層を
形成し、この金属層にピンをハンダ付けし、例えば、基
板に組み込まれるパッケージとして利用される。尚、こ
のようなパッケージも基板である。[0004] Then, a metallized layer of the AlN sintered body is plated with nickel to form a metal layer on the surface of the AlN sintered body, and pins are soldered to the metal layer, for example, as a package to be incorporated into a substrate. Used. Such a package is also a substrate.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
のようなAlN質基板の製造方法では、焼成時にメタラ
イズ層表面にAlNが表出し、このため、メッキ処理を
完全に行うことができないという問題があった。However, in the above-described method for manufacturing an AlN-based substrate, AlN is exposed on the surface of the metallized layer at the time of firing, so that the plating cannot be performed completely. there were.
【0006】即ち、メタライズ強度を高めるためにはメ
タライズペースト中に1〜5重量%程度の磁器材料(A
lN)を添加すると、焼成中にAlNがメタライズ層表
面に表出する傾向にある。この表出したAlNとメッキ
材料のニッケルとは濡れ性が低いために、ニッケルメッ
キ層中にボイドが生じ、メッキ処理を完全に行うことが
できないという問題があった。That is, in order to increase the metallizing strength, about 1 to 5% by weight of the porcelain material (A
When 1N) is added, AlN tends to appear on the surface of the metallized layer during firing. Since the exposed AlN and nickel of the plating material have low wettability, voids are generated in the nickel plating layer, and there is a problem that the plating process cannot be performed completely.
【0007】このため、この後に行うAuメッキによっ
ても被覆されないボイドが生じ、ボイド部にメッキ液ま
たは水分がトラップされ、ニッケルの水和物となり、ニ
ッケルの腐食が発生するという問題があった。また、こ
のようなボイドの存在により、ハンダ層のハンダ(銀)
が腐食するという問題もあった。これにより、磁器特性
やパッケージとして使用した場合の信頼性が劣化した
り、磁器が変色したりするという問題があった。[0007] For this reason, there is a problem that voids are formed which are not covered even by Au plating to be performed later, and a plating solution or moisture is trapped in the voids to form nickel hydrate, thereby causing corrosion of nickel. Also, due to the existence of such voids, the solder (silver) of the solder layer
There was also a problem of corrosion. As a result, there are problems that the characteristics of the porcelain and the reliability when used as a package are deteriorated, and that the porcelain is discolored.
【0008】本発明は、上記問題点等を解決するために
なされたもので、メッキ層中のボイドを最小限に抑制す
ることができるAlN質基板及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems and the like, and has as its object to provide an AlN-based substrate capable of minimizing voids in a plating layer and a method of manufacturing the same. .
【0009】[0009]
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記の
現象について検討を行ったところ、AlN質焼結体表面
に形成されたメタライズ層に対し所定の表面処理を施
し、メタライズ層表面に表出した窒化アルミニウムを除
去し、或いは、メタライズ層表面の窒化アルミニウムの
径を小さくすることにより、メッキ層中におけるボイド
を最小限に抑制することができることを見出し、本発明
に至った。Means for Solving the Problems The present inventors have studied the above phenomenon and found that the metallized layer formed on the surface of the AlN sintered body was subjected to a predetermined surface treatment, and the surface of the metallized layer was treated. The present inventors have found that voids in the plating layer can be suppressed to a minimum by removing the aluminum nitride exposed in the method described above or by reducing the diameter of the aluminum nitride on the surface of the metallized layer.
【0010】即ち、本発明の窒化アルミニウム質基板
は、高融点金属中に窒化アルミニウムが分散したメタラ
イズ層と、ニッケルメッキ層とが順次積層された窒化ア
ルミニウム質基板であって、前記メタライズ層のメッキ
層側の表面には窒化アルミニウムが実質上存在しない
か、若しくは、窒化アルミニウムの最大径が2μm以下
であることを特徴とする。That is, the aluminum nitride substrate of the present invention is an aluminum nitride substrate in which a metallized layer in which aluminum nitride is dispersed in a high melting point metal and a nickel plating layer are sequentially laminated. Aluminum nitride does not substantially exist on the layer side surface , or the maximum diameter of aluminum nitride is 2 μm or less
It is characterized by being.
【0011】メタライズ層のメッキ層側の表面に存在す
るAlNの最大径を2μm以下としたのは、AlNの最
大径が2μmより大きくなると、表出したAlNとメッ
キ材料のニッケルとの濡れ性が低いために、メッキした
場合にAlNを完全に被覆することができず、メッキ層
中にボイドが生じるためである。本発明に基づき、メタ
ライズ層表面のAlNの最大径を2μm以下に抑制する
と、上記のようなボイドの発生が低減し、メッキ処理を
ほぼ完全に行うことができるからである。特に、メタラ
イズ層のメッキ層側の表面にはAlNは実質上存在して
いないことが好ましい。The reason why the maximum diameter of AlN present on the surface of the metallized layer on the plating layer side is set to 2 μm or less is that when the maximum diameter of AlN is larger than 2 μm, the wettability between the exposed AlN and the nickel of the plating material is reduced. This is because AlN cannot be completely covered when plated, and voids occur in the plated layer. This is because, when the maximum diameter of AlN on the surface of the metallized layer is suppressed to 2 μm or less according to the present invention, the occurrence of voids as described above is reduced, and plating can be performed almost completely. In particular, it is preferable that AlN is not substantially present on the surface of the metallization layer on the plating layer side.
【0012】また、本発明の窒化アルミニウム質基板の
製造方法は、窒化アルミニウム質焼結体の表面に高融点
金属と窒化アルミニウムを含有するメタライズ層を形成
し、次に前記メタライズ層表面の窒化アルミニウムを燐
酸化合物液によって除去、若しくは、前記メタライズ層
表面の窒化アルミニウムの径を最大径2μm以下に小さ
くした後、前記メタライズ層表面にニッケルメッキ層を
被着形成することにより行われる。Further, in the method of manufacturing an aluminum nitride substrate according to the present invention, a metallized layer containing a refractory metal and aluminum nitride is formed on the surface of an aluminum nitride sintered body, and then the aluminum nitride on the surface of the metallized layer is formed. The phosphorus
Removed with an acid compound solution , or reduced the diameter of aluminum nitride on the surface of the metallized layer to a maximum diameter of 2 μm or less.
After that , a nickel plating layer is formed on the surface of the metallized layer.
【0013】メタライズ層の表面処理としては、サンド
ブラスト,ブラシでAlNを削り取ったり、酸処理する
方法が知られるが、本発明によれば、燐酸化合物液で処
理する。この燐酸化合物液で処理すると、AlN除去の
レベルの制御が可能となる。燐酸化合物液としては、例
えば、H3PO4,KH2PO4,K2HPO4等が用いられ
る。As the surface treatment of the metallized layer, a method of removing AlN with a sand blast or a brush or performing an acid treatment is known. According to the present invention, the metallized layer is treated with a phosphoric acid compound solution. By treating with this phosphoric acid compound solution, the level of AlN removal can be controlled. As the phosphoric acid compound liquid, for example, H 3 PO 4 , KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 or the like is used.
【0014】本発明に使用される窒化アルミニウム質焼
結体は、例えば、主成分であるAlN粉末と助剤成分,
溶剤をボールミルにより十分に混合し、所定形状に成形
した後、非酸化性雰囲気において1600〜1950℃
で焼成して形成される。The aluminum nitride sintered body used in the present invention may be, for example, an AlN powder as a main component and an auxiliary component,
After the solvent is sufficiently mixed by a ball mill and formed into a predetermined shape, the mixture is heated to 1600 to 1950 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
And formed by firing.
【0015】一方、メタライズ層中の高融点金属として
は、例えば、周期律表第4a,5a,6a金属元素等が
知られている。On the other hand, as the high melting point metal in the metallized layer, for example, metal elements of the periodic table Nos. 4a, 5a and 6a are known.
【0016】[0016]
【作用】本発明のAlN質基板及びその製造方法では、
メッキ層を形成する前に、メタライズ層の表面を処理し
たので、メッキする前には、メタライズ層表面に表出し
たAlNが除去されており、或いは、メタライズ層表面
には最大径が2μm以下のAlNしか存在しないため、
メッキ層とメタライズ層との濡れ性が向上し、メッキ層
中におけるボイドの発生率を最小限に抑制することがで
きる。According to the AlN substrate of the present invention and the method for manufacturing the same,
Since the surface of the metallized layer was treated before forming the plated layer, AlN exposed on the surface of the metallized layer was removed before plating, or the maximum diameter of the metallized layer was 2 μm or less. Since only AlN exists,
The wettability between the plating layer and the metallized layer is improved, and the generation rate of voids in the plating layer can be suppressed to a minimum.
【0017】[0017]
【実施例】本発明を図面に基づいて説明する。図1は、
本発明の窒化アルミニウム質基板を示すもので、符号3
1は、AlN焼結体を示している。このAlN焼結体3
1の表面には高融点金属中にAlNが分散したメタライ
ズ層33が形成され、このメタライズ層33の表面には
メッキ層37が形成されている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG.
This shows the aluminum nitride substrate of the present invention.
Reference numeral 1 denotes an AlN sintered body. This AlN sintered body 3
A metallized layer 33 in which AlN is dispersed in a refractory metal is formed on the surface of the metallized layer 1, and a plating layer 37 is formed on the surface of the metallized layer 33.
【0018】図2乃至図4は、本発明のAlN質基板の
製造方法を説明するための工程図を示している。FIGS. 2 to 4 are process diagrams for explaining the method of manufacturing an AlN substrate according to the present invention.
【0019】本発明のAlN質基板の製造方法は、先
ず、図2に示すように、AlN焼結体31の表面に、高
融点金属とAlNを含有するメタライズ層33を形成す
る。即ち、主成分であるAlN粉末(平均粒径1〜2μ
m )と、焼結助剤であるY2 O3 やCaOなどの周期律
表第2a,3a族元素の酸化物,窒化物,炭化物,ホウ
化物等とからなる粉末に、イソプロピルアルコールから
なる分散剤及びジブチルフタレート,バインダーを加
え、ボールミル等により十分に混合し、ドクターブレー
ド法等により板状に成形する。このAlN成形体は、例
えば、AlN粉末を90〜95重量%、焼結助剤粉末を
5〜10重量%含有して形成されており、その他、T
i,Ta,V,W,Mo等の周期律表第4a,5a,6
a族元素の化合物が10重量%以下の割合で添加される
場合もある。In the method of manufacturing an AlN substrate according to the present invention, first, as shown in FIG. 2, a metallized layer 33 containing a refractory metal and AlN is formed on the surface of an AlN sintered body 31. That is, AlN powder as the main component (average particle size of 1-2 μm)
m) and oxides, nitrides, carbides, borides and the like of the elements of Group 2a and 3a of the Periodic Table such as Y 2 O 3 and CaO as sintering aids. The agent, dibutyl phthalate, and a binder are added, mixed sufficiently by a ball mill or the like, and formed into a plate shape by a doctor blade method or the like. The AlN compact is formed, for example, by containing 90 to 95% by weight of AlN powder and 5 to 10% by weight of sintering aid powder.
Periodic tables 4a, 5a, 6 of i, Ta, V, W, Mo, etc.
In some cases, a compound of a group a element is added at a ratio of 10% by weight or less.
【0020】そして、AlN成形体の所定表面に高融点
金属とAlNを含有するメタライズペーストをスクリー
ン印刷等で塗布した後、非酸化性雰囲気において温度1
800〜1900℃で同時焼成することにより、AlN
焼結体31の表面にメタライズ層33が形成される。ま
た、他の方法としては、AlN焼結体を作製した後に、
高融点金属とAlNを主体とするペーストを塗布し、所
定温度で焼き付けることによって形成される。Then, after applying a metallizing paste containing a refractory metal and AlN to a predetermined surface of the AlN molded body by screen printing or the like, the temperature is raised to 1 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
By simultaneously firing at 800 to 1900 ° C., AlN
Metallized layer 33 is formed on the surface of sintered body 31. As another method, after producing an AlN sintered body,
It is formed by applying a paste mainly composed of a refractory metal and AlN and baking it at a predetermined temperature.
【0021】このメタライズ層33は、例えば、高融点
金属95〜99重量%と、AlN1〜5重量%と、場合
によりAlNの助剤として知られる周期律表第2a,3
a族元素の酸化物,窒化物,炭化物,ホウ化物等0〜
0.5重量%とから構成されている。The metallized layer 33 is made of, for example, 95 to 99% by weight of a high melting point metal, 1 to 5% by weight of AlN, and in some cases the periodic table 2a, 3 known as an auxiliary agent of AlN.
oxides, nitrides, carbides, borides, etc. of group a elements
0.5% by weight.
【0022】高融点金属としては、例えば、W,Mn,
Mo,Ti,Ta等の周期律表第4a,5a,6a,7
a族金属元素等が使用されている。As the high melting point metal, for example, W, Mn,
Periodic tables 4a, 5a, 6a, 7 of Mo, Ti, Ta, etc.
Group a metal elements and the like are used.
【0023】AlN質焼結体中またはメタライズ層中に
含有される周期律表第2a,3a族元素の酸化物,窒化
物,炭化物,ホウ化物としては、Y2 O3 ,Yb
2 O3 ,Er2 O3 及びCaCO3 ,その他のものがあ
る。The oxides, nitrides, carbides and borides of the elements of Groups 2a and 3a of the Periodic Table contained in the AlN sintered body or the metallized layer include Y 2 O 3 and Yb.
There are 2 O 3 , Er 2 O 3 and CaCO 3 and others.
【0024】このようにして形成されたメタライズ層3
3の表面には、図2に示すように最大径bが2μmより
も大きいAlN35が析出していることが、X線回折測
定により確認されている。The metallized layer 3 thus formed
X-ray diffraction measurement confirmed that AlN35 having a maximum diameter b larger than 2 μm was precipitated on the surface of No. 3 as shown in FIG.
【0025】そして、AlN焼結体31にメタライズ層
33を形成した後、メタライズ層33を表面処理し、メ
タライズ層33表面のAlNを除去し、或いは、メタラ
イズ層33表面のAlNの径を小さくした後、メッキ処
理する。After the metallized layer 33 is formed on the AlN sintered body 31, the metallized layer 33 is subjected to a surface treatment to remove AlN on the surface of the metallized layer 33 or to reduce the diameter of AlN on the surface of the metallized layer 33. Thereafter, plating is performed.
【0026】メタライズ層33の表面処理にあたって
は、燐酸化合物液による方法を用いる。以下、この燐酸
化合物を用いた例について説明する。For the surface treatment of the metallized layer 33, a method using a phosphoric acid compound solution is used. Hereinafter, an example using the phosphoric acid compound will be described.
【0027】メタライズ層33表面のAlNを処理する
ために、図3に示すように、燐酸化合物液が入れられた
水槽中にAlN焼結体31を浸すことにより、メタライ
ズ層33の表面処理を行う。この燐酸化合物液として
は、H3 PO4 ,KH2 PO4,K2 HPO4 ,(NH
4 )2 HPO4 等が知られており、メタライズ層33に
表出したAlN35量により、どのような燐酸化合物液
を使用するか決定される。H3 PO4 は、水溶液中で3
段階に解離するため、使用する燐酸化合物により、メタ
ライズ層33に表出したAlN35の除去程度をコント
ロールできる。即ち、H3 PO4 は、水溶液中では、H
3 PO4 →KH2 PO4 →K2 HPO4 と3段階に解離
し、KH2 PO4 は、KH2 PO4 →K2 HPO4 と2
段階に解離するため、メタライズ層33表面から除去す
べきAlN35が多い場合には、H3 PO4 を使用し、
少ない場合にはK2 HPO4 が使用される。In order to treat the AlN on the surface of the metallized layer 33, as shown in FIG. 3, the surface treatment of the metallized layer 33 is performed by immersing the AlN sintered body 31 in a water tank containing a phosphoric acid compound solution. . This phosphoric acid compound solution includes H 3 PO 4 , KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , (NH
4 ) 2 HPO 4 and the like are known, and the phosphoric acid compound solution to be used is determined based on the amount of AlN 35 exposed on the metallized layer 33. H 3 PO 4 is 3
Since the dissociation is performed in stages, the degree of removal of AlN 35 exposed on the metallized layer 33 can be controlled by the phosphoric acid compound used. That is, H 3 PO 4 becomes H
3 PO 4 → KH 2 PO 4 → K 2 HPO 4 dissociates in three steps, and KH 2 PO 4 becomes KH 2 PO 4 → K 2 HPO 4 and 2
If there is much AlN 35 to be removed from the surface of the metallized layer 33 to dissociate into stages, use H 3 PO 4 ,
If less, K 2 HPO 4 is used.
【0028】この後、メタライズ層33がニッケル等に
よりメッキ処理され、図4に示すようにメッキ層37が
形成される。メッキ処理には、無電解メッキや電解メッ
キ等がある。このようなメッキ層37に、コバールから
なるピン39が銀蝋やハンダ41により固着され、基板
に組み込まれるパッケージとして利用される。Thereafter, the metallized layer 33 is plated with nickel or the like to form a plated layer 37 as shown in FIG. Examples of the plating process include electroless plating and electrolytic plating. A pin 39 made of Kovar is fixed to such a plating layer 37 with silver wax or solder 41, and is used as a package to be incorporated into a substrate.
【0029】以上のように構成されたAlN質基板で
は、メタライズ層33にメッキ層37を形成する前に、
メタライズ層33の表面を表面処理したので、メッキす
る前にはメタライズ層33表面からAlN35が除去さ
れ、或いは、メタライズ層33表面のAlN35の径が
小さくされ、メタライズ層33とメッキ層37との濡れ
性が向上し、これにより、メッキ層37のボイド発生が
抑制される。従って、従来のように、メッキ層37中に
ボイドが殆ど生じていないので、そこからニッケルや銀
の腐食が殆ど生じることがなく、磁器特性やパッケージ
として使用した場合の信頼性を向上することができると
ともに、磁器の変色等を防止することができる。In the AlN substrate configured as described above, before forming the plating layer 37 on the metallized layer 33,
Since the surface of the metallized layer 33 has been subjected to surface treatment, AlN 35 is removed from the surface of the metallized layer 33 before plating, or the diameter of AlN 35 on the surface of the metallized layer 33 is reduced, so that the metallized layer 33 and the plating layer 37 become wet. Thus, the generation of voids in the plating layer 37 is suppressed. Therefore, unlike the conventional case, almost no voids are formed in the plating layer 37, so that nickel and silver are hardly corroded therefrom, and the porcelain characteristics and the reliability when used as a package can be improved. It is possible to prevent discoloration of the porcelain and the like.
【0030】また、メタライズ層33の表面処理液とし
て燐酸化合物液を使用すると、AlN焼結体31表面を
浸食することが殆どなく、メタライズ層33表面のみの
AlN35を除去することができ、磁器特性やパッケー
ジとして使用した場合の信頼性を向上することができる
とともに、磁器の変色を防止することができる。 さら
に、燐酸化合物液は水溶液中で3段階に解離するため、
使用する溶液の種類によりメタライズ層33に表出した
AlN35の除去程度をコントロールできる。When a phosphoric acid compound solution is used as a surface treatment liquid for the metallized layer 33, the surface of the AlN sintered body 31 is hardly eroded, and AlN 35 only on the surface of the metallized layer 33 can be removed. In addition, it is possible to improve the reliability when used as a package or a package, and to prevent discoloration of porcelain. Furthermore, since the phosphoric acid compound solution dissociates in three steps in an aqueous solution,
The degree of removal of AlN 35 exposed on metallized layer 33 can be controlled by the type of solution used.
【0031】尚、AlN焼結体31を形成した後、メタ
ライズ層33を形成したものを、燐酸化合物液で表面処
理しても良い。After forming the AlN sintered body 31, the metallized layer 33 may be subjected to a surface treatment with a phosphoric acid compound solution.
【0032】実施例1 主成分であるAlN粉末(平均粒径1〜2μm )を90
重量%、Er2 O3 ,CaCO3 からなる焼結助剤粉末
を10重量%及び分散剤と可塑剤を加え、ボールミルに
より十分に混合し、これをドクターブレード法により板
状に成形する。Example 1 An AlN powder (average particle size of 1-2 μm) as a main component was mixed with 90
Wt%, Er 2 O 3, CaCO 3 a sintering aid powder consisting of 10 wt% and a dispersant and a plasticizer added, thoroughly mixed by a ball mill, molding it into a plate shape by a doctor blade method.
【0033】この成形体の所定表面にタングステンを9
5重量%、Er2 O3 及びCaCO3 を0.5重量%
と、AlNを4.5重量%含有するメタライズペースト
を塗布した後、非酸化性雰囲気において温度1800℃
で同時焼成することにより、AlN質焼結体の表面に厚
み20μmのメタライズ層を形成する。このメタライズ
層表面のX線回折測定結果によれば、図2に示したよう
に最大径bが2μmよりも大きいAlNの表出が斑点状
に認められた。Tungsten is applied to a predetermined surface of the compact
5% by weight, 0.5% by weight of Er 2 O 3 and CaCO 3
And a metallized paste containing 4.5% by weight of AlN, and then at a temperature of 1800 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
To form a metallized layer having a thickness of 20 μm on the surface of the AlN sintered body. According to the result of X-ray diffraction measurement of the surface of the metallized layer, as shown in FIG. 2, the appearance of AlN having a maximum diameter b larger than 2 μm was observed in spots.
【0034】このようにして形成されたメタライズ層の
表面を、H3 PO4 とKH2 PO4により表面処理した
後、ニッケルメッキし、メタライズ層表面に厚さ2μm
のメッキ層を形成する。このメッキ層にろうでコバール
からなるピンをろう付けした。尚、メタライズ層の表面
処理は、このメタライズ層が形成された焼結体ごと、燐
酸化合物溶液中に浸漬することにより行われる。ここ
で、H3 PO4 で表面処理する場合には、1リットル中
にH3 PO4 が1モル含有する温度70℃の溶液に30
分間浸漬して処理し、KH2 PO4 により表面処理する
場合には、この燐酸化合物が1リットル中に1モル含有
する70℃の溶液中に30分間浸漬して処理した。表面
処理後のAlNの最大径bは2μm以下であることが、
X線回折測定結果により確認された。The surface of the metallized layer thus formed is subjected to a surface treatment with H 3 PO 4 and KH 2 PO 4 , and then nickel-plated, and a thickness of 2 μm is formed on the surface of the metallized layer.
Is formed. A pin made of Kovar was brazed to this plating layer. The surface treatment of the metallized layer is performed by immersing the sintered body on which the metallized layer is formed in a phosphate compound solution. Here, in the case of surface treatment with H 3 PO 4 is 30 in a solution of a temperature 70 ° C. to H 3 PO 4 contains 1 mol in 1 liter
When the surface treatment was carried out by immersion in KH 2 PO 4 for 30 minutes, the phosphoric acid compound was immersed in a 70 ° C. solution containing 1 mol per liter for 30 minutes. The maximum diameter b of AlN after the surface treatment is 2 μm or less,
It was confirmed by the X-ray diffraction measurement result.
【0035】そして、メタライズ強度をピンを引っ張る
ことにより測定した。この結果を、縦軸にメタライズ強
度を、横軸に浸漬時間をとった図5及び図6の折れ線グ
ラフに示した。Then, the metallizing strength was measured by pulling the pin. The results are shown in the line graphs of FIGS. 5 and 6 in which the vertical axis represents the metallization strength and the horizontal axis represents the immersion time.
【0036】図5より、処理液がKH2 PO4 の場合に
は、処理液中に浸漬した時間にかかわらず殆ど一定であ
ったが、処理液がH3 PO4 の場合には、図6に示すよ
うに処理時間が20分の時にはメタライズ強度が急激に
低下している。これはH3 PO4 で20分間以上浸漬す
るとAlN焼結体そのもののエッチングが進み、強度が
劣化するものと考えられる。FIG. 5 shows that when the treatment liquid was KH 2 PO 4 , it was almost constant irrespective of the immersion time in the treatment liquid, but when the treatment liquid was H 3 PO 4 , As shown in the figure, when the processing time is 20 minutes, the metallization strength is sharply reduced. This is considered to be due to the fact that when immersed in H 3 PO 4 for 20 minutes or more, the etching of the AlN sintered body itself proceeds and the strength is deteriorated.
【0037】また、図5及び図6では、ピンを引っ張る
と最終的にはメタライズ層内で剥離した。さらに、KH
2 PO4 で表面処理した場合にはAlN質焼結体は殆ど
溶解しておらず、メタライズ層表面のAlNのみ溶解し
ていることが確認されたが、H3 PO4 で表面処理した
場合には、AlN質焼結体が少々溶解していることが確
認された。これにより、この実施例1では、H3 PO4
溶液は強すぎることが判る。In FIGS. 5 and 6, when the pin was pulled, the pin finally peeled off in the metallized layer. Furthermore, KH
When the surface treatment was performed with 2 PO 4 , the AlN sintered body was hardly dissolved, and it was confirmed that only AlN on the surface of the metallized layer was dissolved, but when the surface treatment was performed with H 3 PO 4 , It was confirmed that the AlN sintered body was slightly dissolved. Thereby, in the first embodiment, H 3 PO 4
The solution turns out to be too strong.
【0038】そして、メタライズ層の表面処理を行わな
い場合と、1リットル中にKH2 PO4 が1モル含有す
る温度70℃の溶液に、上記AlN質焼結体を50分浸
漬した場合と、1リットル中にKH2 PO4 が1モル含
有する温度70℃の溶液に、上記AlN質焼結体を30
分浸漬した場合について、メッキ層中のボイド面積を超
音波探傷装置により測定した。無処理の場合はボイド面
積率は10%であったが、70℃のKH2 PO4 溶液に
50分浸漬した場合は0%であり、70℃のKH2 PO
4 溶液に30分浸漬した場合は1%であり、本発明の窒
化アルミニウム質基板の製造方法を使用するとボイド面
積率が1%以下となることが判る。The case where the surface treatment of the metallized layer is not performed, the case where the AlN sintered body is immersed in a solution containing 1 mol of KH 2 PO 4 per liter at a temperature of 70 ° C. for 50 minutes, The above AlN-based sintered body was added to a solution containing 1 mol of KH 2 PO 4 in 1 liter at a temperature of 70 ° C.
In the case of immersion for a minute, the void area in the plating layer was measured by an ultrasonic flaw detector. Void area ratio in the case of no treatment but was 10% when immersed for 50 minutes in KH 2 PO 4 solution of 70 ° C. was 0% 70 ° C. of KH 2 PO
4 It is 1% when immersed in the solution for 30 minutes, and it is understood that the void area ratio becomes 1% or less when the method for manufacturing an aluminum nitride substrate of the present invention is used.
【0039】実施例2 上記実施例1と同様にして、AlN質焼結体の表面に厚
み20μmのメタライズ層を形成した。このメタライズ
層表面のX線回折測定結果によれば、最大径が2〜4μ
mのAlNの表出が斑点状に認められた。Example 2 A metallized layer having a thickness of 20 μm was formed on the surface of the AlN sintered body in the same manner as in Example 1 above. According to the X-ray diffraction measurement result of the surface of the metallized layer, the maximum diameter is 2 to 4 μm.
The appearance of mN AlN was observed as spots.
【0040】そして、種々の表面処理方法で、メタライ
ズ層の表面処理を行った後、メッキ層を形成し、ピンを
ろう付けした。そして、上記実施例1と同様に、ボイド
面積率,メタライズ強度を測定するとともに、メタライ
ズ層の表面処理後におけるAlNの最大径をX線回折測
定により測定した。Then, after performing the surface treatment of the metallized layer by various surface treatment methods, a plating layer was formed and the pins were brazed. Then, as in Example 1, the void area ratio and the metallized strength were measured, and the maximum diameter of AlN after surface treatment of the metallized layer was measured by X-ray diffraction measurement.
【0041】この結果、サンドブラストで表面処理を行
う実験を複数回行ったところ、最大径が2〜4μmのA
lNが存在していたメタライズ層の表面は、そのAlN
の最大径が1.5〜2.0μmとなっており、ボイド面
積率が1%、メタライズ強度が6.5kgfであった。As a result, an experiment in which the surface treatment was performed by sandblasting a plurality of times showed that A having a maximum diameter of 2 to 4 μm was used.
The surface of the metallized layer where 1N was
Had a maximum diameter of 1.5 to 2.0 μm, a void area ratio of 1%, and a metallized strength of 6.5 kgf.
【0042】また、燐酸化合物溶で表面処理を行う実験
を複数回行ったところ、最大径が2〜4μmのAlNが
存在していたメタライズ層の表面は、そのAlNの最大
径が1.0〜1.5μmとなっており、ボイド面積率が
0%、メタライズ強度が6.3kgfであった。When the surface treatment with the phosphoric acid compound was carried out several times, the surface of the metallized layer in which AlN having a maximum diameter of 2 to 4 μm was present had a maximum diameter of 1.0 to 1.0 μm. The void area ratio was 0%, and the metallization strength was 6.3 kgf.
【0043】さらに、比較例として、表面処理を行わな
い実験を複数回行ったところ、最大径が2〜4μmのA
lNが存在していたメタライズ層の表面は、そのままA
lNの最大径が2〜4μmであり、ボイド面積率が10
%、メタライズ強度が6.7kgfであった。Further, as a comparative example, when an experiment without surface treatment was performed a plurality of times, the maximum diameter of the A was 2 to 4 μm.
The surface of the metallized layer where 1N was
The maximum diameter of 1N is 2-4 μm and the void area ratio is 10
%, And the metallized strength was 6.7 kgf.
【0044】これらにより、メタライズ層の表面処理後
におけるAlNの最大径が2μm以下の場合には、ボイ
ド面積率が1%以下となることが判る。From these results, it is found that when the maximum diameter of AlN after the surface treatment of the metallized layer is 2 μm or less, the void area ratio is 1% or less.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のAlN質基
板及びその製造方法では、メッキ層を形成する前に、メ
タライズ層の表面を処理したので、メッキする前には、
メタライズ層表面に表出したAlNが除去されており、
或いは、メタライズ層表面には最大径が2μm以下のA
lNしか存在しないため、メッキ層とメタライズ層との
濡れ性が向上し、メッキ層中におけるボイドの発生率を
最小限に抑制することができ、これにより、磁器特性や
パッケージとして使用した場合の信頼性を向上すること
ができるとともに、磁器の変色を確実に防止することが
できる。As described above in detail, in the AlN substrate and the method of manufacturing the same according to the present invention, the surface of the metallized layer is treated before forming the plated layer.
AlN exposed on the surface of the metallized layer has been removed,
Alternatively, A having a maximum diameter of 2 μm or less
Since only 1N is present, the wettability between the plating layer and the metallized layer is improved, and the rate of occurrence of voids in the plating layer can be suppressed to a minimum, thereby improving the porcelain characteristics and reliability when used as a package. In addition to improving the performance, it is possible to reliably prevent discoloration of the porcelain.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明のAlN質基板を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an AlN substrate of the present invention.
【図2】AlN質焼結体にメタライズ層を形成した例を
示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing an example in which a metallized layer is formed on an AlN sintered body.
【図3】燐酸化合物液中にメタライズ層が形成されたA
lN質焼結体を浸漬した状態を示す説明図である。FIG. 3 shows A having a metallized layer formed in a phosphoric acid compound solution.
It is explanatory drawing which shows the state which dipped the 1N quality sintered compact.
【図4】AlN質焼結体にピンをろう付けした例を示す
縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example in which a pin is brazed to an AlN sintered body.
【図5】メタライズ強度とKH2 PO4 溶液中における
浸漬時間との関係を示す折れ線グラフである。FIG. 5 is a line graph showing the relationship between metallization strength and immersion time in a KH 2 PO 4 solution.
【図6】メタライズ強度とH3 PO4 溶液中における浸
漬時間との関係を示す折れ線グラフである。FIG. 6 is a line graph showing the relationship between metallization strength and immersion time in an H 3 PO 4 solution.
31 AlN焼結体 33 メタライズ層 35 AlN 37 メッキ層 31 AlN sintered body 33 Metallized layer 35 AlN 37 Plating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−104904(JP,A) 特開 平3−36282(JP,A) 特開 昭53−142327(JP,A) 特開 平3−141169(JP,A) 特開 平2−187053(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 41/80 - 41/91 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-49-104904 (JP, A) JP-A-3-36282 (JP, A) JP-A-53-142327 (JP, A) 141169 (JP, A) JP-A-2-18753 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 41/80-41/91
Claims (2)
たメタライズ層と、ニッケルメッキ層とが順次積層され
た窒化アルミニウム質基板であって、前記メタライズ層
のメッキ層側の表面には窒化アルミニウムが実質上存在
しないか、若しくは、窒化アルミニウムの最大径が2μ
m以下であることを特徴とする窒化アルミニウム質基
板。An aluminum nitride substrate in which a metallized layer in which aluminum nitride is dispersed in a high melting point metal and a nickel plating layer are sequentially laminated, and aluminum nitride is formed on the surface of the metallized layer on the plating layer side. It is substantially absent or the maximum diameter of aluminum nitride is 2μ
m or less .
金属と窒化アルミニウムを含有するメタライズ層を形成
し、次に前記メタライズ層表面の窒化アルミニウムを燐
酸化合物液によって除去、若しくは、前記メタライズ層
表面の窒化アルミニウムの径を最大径2μm以下に小さ
くした後、前記メタライズ層表面にニッケルメッキ層を
被着形成する窒化アルミニウム質基板の製造方法。Wherein the surface of the aluminum nitride sintered body forming a metallized layer containing high melting point metal and aluminum nitride, and then phosphorus aluminum nitride of the metallized layer surface
Removed with an acid compound solution , or reduced the diameter of aluminum nitride on the surface of the metallized layer to a maximum diameter of 2 μm or less.
And forming a nickel plating layer on the surface of the metallized layer.
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